BCI: approcci riabilitativi tramite interfaccia neurale

La redazione di Emianopsia ha il piacere di ospitare la Dott.ssa Graziana Romano: laureata in psicologia con magistrale in neuroscienze cognitive. La Dott.ssa Romano concluderà questo trittico di appuntamenti dedicati al Morbo di Alzheimer andando a trattare la riabilitazione tramite BCI (Brain-computer interface).

Riabilitazione e tecnologia

Entro il 2040 il campo sanitario sarà profondamente trasformato in relazione allo sviluppo tecnologico di tre aree fondamentali:

• medicina digitale;
• intelligenza artificiale (A.I.);
• robotica¹.

Ecco tre fra i più impattanti avanzamenti tecnologici del settore riabilitativo cognitivo:

• interfacce cervello-computer (Brain-computer Interface),
• realtà virtuale (RV);
• piattaforme digitali di teleriabilitazione (TR).

Ingegneria biomedica: il ruolo svolto dalle BCI

Le patologie del sistema nervoso centrale possono provocare l’alterazione dell’attività cerebrale con la conseguente alterazione/indebolimento della specifica funzione a essa correlata. La tecnologia BCI consente di misurare (attraverso cuffie EEG non invasive e a basso costo), monitorare e rinforzare tale attività cerebrale.

Essa decodifica, in tempo reale, un’attività cerebrale predefinita (ad esempio: l’ampiezza di ritmi elettroencefalografici), che riflette l’intenzione dell’utente (selezionare una lettera o spostare un cursore) e la trasforma in comandi per la tecnologia.

La potenziale possibilità di riportare l’attività cerebrale alterata a una normale condizione fisiologica con il supporto di questa tecnologia e l’assunzione che tale recupero possa riflettersi in un recupero comportamentale e della funzione deficitaria, costituisce il razionale alla base dell’applicazione dei sistemi BCI.

Nella riabilitazione cognitiva del soggetto AD vengono utilizzati sistemi di interfaccia neuronale integrati a tecniche di neuromodulazione e neuro-feedback. Questi sistemi potenziano la neuroplasticità, rallentano il decorso della malattia e migliorano la qualità di vita del paziente.

Il Neuro-Feedback è definito dalla International Society for Neurofeedback Research (ISNR) e dalla Association for Applied Psychophysiology and Biofeedback (AAPB) come un “processo che rende l’individuo capace di imparare a modificare la propria attività fisiologica per migliorare la propria salute e le proprie prestazioni”.

Questo apprendimento, secondo la concezione classica “skinneriana”, prevede un “rinforzo positivo” quando l’azione emessa è corretta (determina cioè l’effetto desiderato); la presentazione del “rinforzo positivo” avviene sotto forma di feedback, presentato visivamente sullo schermo del computer o acusticamente. L’invio di un feedback positivo indica che i segnali cerebrali vengono modulati nel modo desiderato e che il soggetto sta imparando come modulare la propria attività cerebrale.

La realtà virtuale  

La Realtà Virtuale (RV) è uno strumento innovativo in grado di creare ambienti tridimensionali simil-reali, capaci di elicitare percezioni e reazioni realistiche da parte del paziente.

I sistemi disponibili di RV prevedono diversi gradi di immersività e interazione:

• dispositivi montati sulla testa;
• schermi a parete con occhiali per la visione tridimensionale;
• vere e proprie stanze, con schermi sulle diverse pareti e dispositivi per la visione tridimensionale in tempo reale, un approccio “top-down” di stimolazione diretta della plasticità cerebrale^2-3.

Un ambiente virtuale permette di manipolare lo scenario e di adattare il tipo e la difficoltà degli esercizi in base ai deficit del paziente e agli obiettivi riabilitativi. Un utilizzo interessante della RV è rappresentato dalla creazione di ambienti motivanti, facenti parte della quotidianità (il domicilio, il supermercato, etc.).

L’RV permette di proseguire la riabilitazione cognitiva e del linguaggio al di fuori della struttura di riabilitazione, con il possibile coinvolgimento attivo del caregiver e il controllo remoto del terapista⁴.

La teleriabilitazione  

Per telemedicina si intende la fornitura di “care” a distanza mediante un ombrello di metodiche di ICT (Information Communication Technology) che ambiscono a garantire uno standard di cura efficace e comparabile al setting convenzionale “face-to-face” in clinica. La telemedicina, con le piattaforme di TR, è un promettente strumento per la riabilitazione cognitiva dei pazienti al domicilio.

Ringraziamo la Dott.ssa Romano per averci presentato le applicazioni delle BCI in ambito riabilitativo e vi invitiamo ad approfondire il Morbo di Alzheimer nell’articolo “Alzheimer e riabilitazione cognitiva: a che punto siamo?“.

Bibliografia

1. The Topol Review. 2019
2. Rehabilitative devices for a top-down approach. 2019 | Morone et al.
3. Virtual reality in cognitive and motor rehabilitation: facts, fiction and fallacies. 2018 | Tieri et al.
4. Telerehabilitation in individuals with severe acquired brain injury: Rationale, study design, and methodology. 2018 | Calabrò et al.